RU2363020C2 - Method and device to produce calibration filter for electromagnetic data - Google Patents
Method and device to produce calibration filter for electromagnetic data Download PDFInfo
- Publication number
- RU2363020C2 RU2363020C2 RU2006134697/28A RU2006134697A RU2363020C2 RU 2363020 C2 RU2363020 C2 RU 2363020C2 RU 2006134697/28 A RU2006134697/28 A RU 2006134697/28A RU 2006134697 A RU2006134697 A RU 2006134697A RU 2363020 C2 RU2363020 C2 RU 2363020C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiver
- calibration filter
- electromagnetic
- filter
- calibration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 8
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/083—Controlled source electromagnetic [CSEM] surveying
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способам формирования калибровочного фильтра для электромагнитных данных и способам обработки электромагнитных данных с использованием такого сформированного фильтра. Настоящее изобретение может быть использовано, например, при формировании калибровочного фильтра с целью его использования при электромагнитном профилировании морского дна.The present invention relates to methods for generating a calibration filter for electromagnetic data and methods for processing electromagnetic data using such a formed filter. The present invention can be used, for example, in the formation of a calibration filter with a view to its use in electromagnetic profiling of the seabed.
Уровень техникиState of the art
Технология электромагнитного профилирования морского дна (EM-SBL) является новым средством изучения углеводородов, основанным на электромагнитных данных, и раскрыта в статье Eidesmo и др. (2002) «Профилирование морского дна, новый метод прямой идентификации удаленных, содержащих углеводороды отложений на глубоководных площадях», The Leading Edge, 20, №3, 144-152, и Ellingsrud и др. (2002) «Обнаружение удаленных гидрокарбонатных залежей при помощи профилирования морского дна: Результаты работ в прибрежной зоне Анголы», First Break, 21 №10, 972-982. EM-SBL является особым видом применения электромагнитного зондирования с управляемым источником (CSEM). СЗЕМ-зондирование много лет с успехом используется для изучения океанических бассейнов и активных спрединговых центров. SBL является первым применением CSEM для дистанционного и прямого обнаружения углеводородов в морской среде. Два первых опубликованных успешных SBL исследований были проведены в прибрежной зоне Западной Африки (упомянутые выше Eidesmo и др. и Ellingsrud и др.) и в прибрежной зоне средней Норвегии, Resten и др., (2003) «Исследования профиля рельефа в районе газового месторождения Ормен Ланге», EAGE, 65th Ann. Internal. Mtg., Eur. Assoc. Geosc. Eng., Extended Abstracts, P058. Оба исследования проводились в глубоководной среде (на глубине более 1000 метров).The technology of electromagnetic seabed profiling (EM-SBL) is a new tool for studying hydrocarbons, based on electromagnetic data, and is disclosed in the article by Eidesmo et al. (2002) “Profiling of the seabed, a new method for direct identification of remote hydrocarbon-containing sediments in deep-sea areas” , The Leading Edge, 20, No. 3, 144-152, and Ellingsrud et al. (2002) “Detection of Remote Hydrocarbonate Deposits Using Seabed Profiling: Results of Work in the Coastal Zone of Angola”, First Break, 21 No. 10, 972- 982. EM-SBL is a special application of controlled source electromagnetic sounding (CSEM). For many years, NWEM sounding has been successfully used to study ocean basins and active spreading centers. SBL is the first CSEM application for the remote and direct detection of hydrocarbons in the marine environment. The first two successful SBL studies published were conducted in the coastal zone of West Africa (the above mentioned Eidesmo et al. And Ellingsrud et al.) And in the coastal zone of central Norway, Resten et al., (2003) “Terrain profile studies in the Ormen gas field Lange, "EAGE, 65 th Ann. Internal Mtg., Eur. Assoc. Geosc. Eng., Extended Abstracts, P058. Both studies were conducted in a deep-sea environment (at a depth of more than 1000 meters).
Метод использует горизонтальный электрический дипольный источник (HED), который излучает низкочастотный электромагнитный сигнал в морское дно и вниз в подстилающие отложения. Электромагнитная энергия быстро затухает в проводящих глубинных отложениях вследствие заполненного водой порового пространства. В породах с высоким сопротивлением, таких как заполненные гидрокарбонатами песчаники, и при критических углах падения энергия распространяется вдоль слоев и ослабляется в меньшей степени. Энергия преломляется обратно к морскому дну и выделяется расположенными там электромагнитными приемниками. Когда расстояние приемник-источник (т.е. офсет) приблизительно в 2-5 раз больше глубины резервуара, преломленная энергия от слоев с высоким сопротивлением будет превышать прямо распространяющуюся энергию. Выделение распространяющейся вдоль слоев и преломленной энергии является основой EM-SBL.The method uses a horizontal electric dipole source (HED), which emits a low-frequency electromagnetic signal into the seabed and down into the underlying sediment. Electromagnetic energy decays rapidly in conductive deep deposits due to pore space filled with water. In rocks with high resistance, such as sandstones filled with hydrocarbonates, and at critical angles of incidence, the energy propagates along the layers and is weakened to a lesser extent. Energy is refracted back to the seabed and emitted by electromagnetic receivers located there. When the receiver-source distance (i.e. offset) is approximately 2-5 times greater than the depth of the tank, the refracted energy from the high-resistance layers will exceed the directly propagating energy. The release of spreading along the layers and refracted energy is the basis of EM-SBL.
Мощность заполненного гидрокарбонатами резервуара должна быть не менее 50 м, чтобы обеспечить эффективное прохождение энергии вдоль пластов с высоким сопротивлением, и толща воды в идеальном случае должна быть более 500 м для предотвращения наложения волн-спутников от границы с воздухом.The capacity of the reservoir filled with bicarbonates should be at least 50 m in order to ensure the efficient passage of energy along formations with high resistance, and the thickness of the water should ideally be more than 500 m to prevent the imposition of satellite waves from the border with air.
Электромагнитная энергия, которая генерируется источником, распространяется во всех направлениях, и электромагнитная энергия быстро ослабевает в проводящих подводных отложениях. Расстояние, на которое энергия может проникать в глубинные породы, определяется, главным образом, мощностью и частотой возбуждаемого сигнала, а также проводимостью подстилающих формаций. Более высокие частоты приводят к большему ослаблению энергии и, соответственно, к меньшей глубине проникновения. Поэтому частоты, применяемые в EM-SBL, очень низкие, обычно 0,25 Гц. Диэлектрической проницаемостью можно пренебречь вследствие очень низких частот, магнитная проницаемость предполагается равной проницаемости в вакууме, т.е. соответствующей немагнитным глубинным породам. Несмотря на экстремально низкие частоты, использующиеся в EM-SBL, тот факт, что технология основана на использовании электрического тока или рассеяния, а не распространении электромагнитных волн, означает, что дальность и разрешающая способность не ограничиваются теоретическими вычислениями длин волн.The electromagnetic energy that is generated by the source spreads in all directions, and electromagnetic energy rapidly decreases in conductive underwater sediments. The distance over which energy can penetrate deep rocks is determined mainly by the power and frequency of the excited signal, as well as the conductivity of the underlying formations. Higher frequencies lead to a greater attenuation of energy and, consequently, to a smaller depth of penetration. Therefore, the frequencies used in EM-SBL are very low, typically 0.25 Hz. The dielectric constant can be neglected due to very low frequencies, the magnetic permeability is assumed to be equal to the permeability in vacuum, i.e. corresponding to non-magnetic deep rocks. Despite the extremely low frequencies used in EM-SBL, the fact that the technology is based on the use of electric current or scattering rather than the propagation of electromagnetic waves means that range and resolution are not limited to theoretical calculations of wavelengths.
В численном выражении заполненный углеводородами резервуар обычно имеет сопротивление в несколько десятков ом-метров или больше, тогда как сопротивление выше- и нижележащих осадков обычно менее нескольких ом-метров. Скорость распространения зависит от среды. В морской воде скорость приблизительно равна 1700 м/с (при частоте 1 Гц и сопротивлении 0,3 Ом-м), тогда как обычно скорость распространения магнитного поля в заполненных водой подводных осадках составляет около 3200 м/с (при той же частоте и сопротивлении 1 Ом-м). Электромагнитное поле в заполненных углеводородом слоях с высоким сопротивлением распространяется со скоростью около 22000 м/с (при сопротивлении 50 Ом-м и частоте 1 Гц). Глубина электромагнитного проникновения для этих трех случаев составляет приблизительно 275 м, 500 м и 3600 м соответственно.In numerical terms, a hydrocarbon-filled reservoir usually has a resistance of several tens of ohm-meters or more, while the resistance of higher and lower deposits is usually less than a few ohm-meters. The propagation speed depends on the environment. In seawater, the speed is approximately equal to 1700 m / s (at a frequency of 1 Hz and a resistance of 0.3 Ohm-m), whereas usually the speed of propagation of a magnetic field in underwater sediments filled with water is about 3200 m / s (at the same frequency and resistance 1 ohm-m). An electromagnetic field in hydrocarbon-filled layers with high resistance propagates at a speed of about 22,000 m / s (at a resistance of 50 Ohm-m and a frequency of 1 Hz). The depth of electromagnetic penetration for these three cases is approximately 275 m, 500 m and 3600 m, respectively.
Электромагнитные приемники могут быть размещены по отдельности на дне моря, каждый приемник измеряет два горизонтальных и ортогональных компонента как электрического, так и магнитного полей. HED-источник состоит из двух электродов, разнесенных приблизительно на 200 м друг от друга и имеющих электрический контакт с морской водой. Источник передает непрерывный и периодически изменяющийся токовый сигнал с основной частотой в диапазоне 0,05-10 Гц. Двойная амплитуда АС изменяется от нуля до нескольких сотен ампер. Высота источника относительно морского дна должна быть значительно меньше глубины проникновения электромагнитной энергии в морской воде для обеспечения хорошей передачи возбуждаемого сигнала в глубинные отложения, например, 50-100 м. Существует несколько способов размещения приемников на морском дне. Обычно приемники располагаются по прямой линии. При исследованиях могут использоваться несколько таких линий, и линии могут иметь любую ориентировку относительно друг друга, например, некоторое число линий может пересекаться.Electromagnetic receivers can be placed separately at the bottom of the sea, each receiver measures two horizontal and orthogonal components of both electric and magnetic fields. The HED source consists of two electrodes spaced approximately 200 m apart and in electrical contact with seawater. The source transmits a continuous and periodically changing current signal with a fundamental frequency in the range of 0.05-10 Hz. The double amplitude of the speaker varies from zero to several hundred amperes. The height of the source relative to the seabed should be significantly less than the depth of penetration of electromagnetic energy in seawater to ensure good transmission of the excited signal to deep deposits, for example, 50-100 m. There are several ways to place receivers on the seabed. Typically, receivers are in a straight line. In studies, several such lines can be used, and the lines can have any orientation with respect to each other, for example, a certain number of lines can intersect.
Окружающая обстановка и оборудование для регистрации EM-SBL данных иллюстрируется на фиг.1. Исследовательский корабль 1 буксирует электромагнитный источник 2 вдоль и перпендикулярно линиям приемников 3, приемниками может регистрироваться как линейная (поперечная магнитная), так и широкополосная (поперечная электрическая) энергии. Приемники на морском дне 4 производят непрерывную запись сигналов во время буксировки источника со скоростью 1-2 узла. Выборка EM-SBL данных от источника производится с высокой плотностью, обычно с интервалом в 0,04 с, при более грубом квантовании данных от приемников. Обычно расстояние между приемниками составляет 500-2000 м. Поэтому стандартную обработку и интерпретацию полученных данных следует выполнять в области общей плоскости приемников, а не в области общей плоскости источников.The environment and equipment for recording EM-SBL data is illustrated in FIG. Research ship 1 tows an electromagnetic source 2 along and perpendicular to the lines of receivers 3, both linear (transverse magnetic) and broadband (transverse electric) energy can be recorded by receivers. The receivers on the seabed 4 produce a continuous recording of signals during the towing of the source at a speed of 1-2 knots. Sampling of EM-SBL data from a source is performed with a high density, usually with an interval of 0.04 s, with coarser quantization of the data from the receivers. Typically, the distance between the receivers is 500-2000 m. Therefore, standard processing and interpretation of the obtained data should be performed in the region of the common plane of the receivers, and not in the region of the common plane of the sources.
EM-SBL данные регистрируются в виде временных рядов и затем обрабатываются с использованием оконного Фурье анализа дискретных рядов (см., например, Jacobsen и Lyons (2003) «Скользящее DFT», IEEE Signal Proc. Mag., 20, №2, 74-80) на передаваемой частоте, т.е. на основной частоте или ее гармонической составляющей. После обработки данные могут быть воспроизведены в виде графиков зависимости амплитуды от офсета (MVO) или фазы от офсета (PVO).EM-SBL data is recorded as time series and then processed using windowed Fourier analysis of discrete series (see, for example, Jacobsen and Lyons (2003) Sliding DFT, IEEE Signal Proc. Mag., 20, No. 2, 74- 80) at the transmitted frequency, i.e. at the fundamental frequency or its harmonic component. After processing, the data can be reproduced in the form of graphs of the dependence of amplitude on offset (MVO) or phase on offset (PVO).
Сочетание электрических и магнитных измерений может быть использовано для разложения электромагнитных данных на падающие и восходящие волны. Эта операция известна как разделение электромагнитного волнового поля, или разложение на восходящие и падающие составляющие. В частности, разделение электромагнитного поля на уровне морского дна может быть использовано для распознавания и последующего выделения или ослабления падающих воздушных волн в EM-SBL данных. Кроме того, при разложении электромагнитного волнового поля исключаются падающие магнитотеллурические волны (МТ). Обычно существуют различия в эффектах взаимодействия и разница в переходных характеристиках электрических и магнитных приемных установок. Поэтому измерения должны быть соответствующим образом прокалиброваны, чтобы правильно объединить электрические и магнитные измерения в достоверные векторные представления.The combination of electrical and magnetic measurements can be used to decompose electromagnetic data into incident and ascending waves. This operation is known as the separation of the electromagnetic wave field, or the decomposition into ascending and falling components. In particular, separation of the electromagnetic field at the seabed level can be used to recognize and subsequently isolate or attenuate the incident air waves in the EM-SBL data. In addition, when the electromagnetic wave field is expanded, incident magnetotelluric waves (MT) are excluded. Usually there are differences in the effects of interaction and differences in the transient characteristics of the electrical and magnetic receiving installations. Therefore, measurements must be properly calibrated to correctly combine electrical and magnetic measurements into reliable vector representations.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В первом аспекте изобретение предлагает способ, охарактеризованный в пункте 1.In a first aspect, the invention provides a method described in paragraph 1.
Последующие варианты реализации изобретения охарактеризованы в других пунктах формулы.The following embodiments of the invention are characterized in other claims.
Таким образом, представляется возможным создать технологию, которая позволит улучшить определение оптимального калибровочного фильтра для электромагнитных данных. Технология является независимой от структуры Земли, и никакой информации о Земле не требуется. Технология требует только измерений электрического и магнитного полей при минимальном расстоянии источник-приемник. Такой калибровочный фильтр может быть применен при обработке электромагнитных данных для разделения восходящих и падающих составляющих в полученных данных и удаления падающих волн-спутников и МТ.Thus, it seems possible to create a technology that will improve the determination of the optimal calibration filter for electromagnetic data. The technology is independent of the structure of the Earth, and no information about the Earth is required. The technology requires only measurements of electric and magnetic fields at a minimum source-receiver distance. Such a calibration filter can be used in the processing of electromagnetic data to separate the ascending and falling components in the received data and remove the incident satellite waves and MT.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также его осуществления на практике в качестве примера будут рассмотрены предпочтительные варианты изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, гдеFor a better understanding of the present invention, as well as its practical implementation, preferred embodiments of the invention will be considered by way of example with reference to the accompanying drawings, wherein
фиг.1 иллюстрирует окружающую среду и оборудование для получения EM-SBL данных;figure 1 illustrates the environment and equipment for obtaining EM-SBL data;
фиг.2 является блок-схемой, иллюстрирующей способ получения калибровочного фильтра в соответствии с вариантом изобретения;FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a calibration filter in accordance with an embodiment of the invention; FIG.
фиг.3 является схематической блок-схемой устройства для реализации способа, проиллюстрированного на фиг.2.figure 3 is a schematic block diagram of a device for implementing the method illustrated in figure 2.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Рассмотренный вариант реализации изобретения позволяет создать технологию формирования калибровочного фильтра для обработки EM-SBL данных. Предполагается, что электрические приемники имеют хорошее взаимодействие с полем и частотно-независимый калибровочный фильтр определяется для магнитных приемников. Применение этой технологии эквивалентно и в обратном случае, т.е. в предположении, что магнитные приемники имеют хорошее взаимодействие с полем и частотно-независимый калибровочный фильтр определяется для электрических приемников. Без потери общности рассматривается волновое разложение электрического поля (предпочтительнее, чем магнитного поля). Настоящая технология использует прямой сигнал, т.е. сигнал, который распространяется прямо от электромагнитного источника к электромагнитным приемникам. Желательно размещать источник выше или прямо над приемниками. Технология может быть полностью автоматизирована и управляться имеющимися данными.The considered embodiment of the invention allows to create a technology for forming a calibration filter for processing EM-SBL data. It is assumed that electrical receivers have good interaction with the field and a frequency-independent calibration filter is determined for magnetic receivers. The application of this technology is equivalent in the opposite case, i.e. under the assumption that magnetic receivers have good field interaction and a frequency-independent calibration filter is determined for electrical receivers. Without loss of generality, the wave decomposition of an electric field is considered (more preferably than a magnetic field). The present technology uses a direct signal, i.e. A signal that travels directly from an electromagnetic source to electromagnetic receivers. It is advisable to place the source above or directly above the receivers. The technology can be fully automated and managed by existing data.
Далее будет рассмотрена технология, в которой приемники располагаются на морском дне, хотя следует понимать, что эта расстановка является чисто примерной. Приемники могут быть расположены любым образом относительно электромагнитного источника, но при этом источник и приемники должны быть достаточно приближены друг к другу, так чтобы интенсивность восходящего поля была пренебрежимо малой по сравнению с интенсивностью падающего поля.Next, we will consider the technology in which the receivers are located on the seabed, although it should be understood that this arrangement is purely approximate. The receivers can be located in any way relative to the electromagnetic source, but the source and receivers should be sufficiently close to each other so that the intensity of the rising field is negligible compared to the intensity of the incident field.
EM-SBL данные с нулевым офсетом являются хорошим приближением к чисто падающим волнам. В реальных условиях это требует применения электромагнитных приемников с большим динамическим диапазоном, например, 32-разрядных аналого-цифровых преобразователей.EM-SBL zero-offset data is a good approximation to purely incident waves. In real conditions, this requires the use of electromagnetic receivers with a large dynamic range, for example, 32-bit analog-to-digital converters.
В частотной области восходящая составляющая скалярного электрического поля на морском дне связана с зарегистрированным скалярным электрическим полем, измеренным в х и у направлениях, Ex,y(ω), и зарегистрированным скалярным магнитным полем Hx,y(ω):In the frequency domain, the ascending component of the scalar electric field on the seabed is associated with a registered scalar electric field measured in x and y directions, E x, y (ω), and a registered scalar magnetic field H x, y (ω):
иand
, ,
где А(ω) является фильтром разложения, а ω - угловой частотой. Соответствующими падающими компонентами являются:where A (ω) is the decomposition filter, and ω is the angular frequency. The corresponding falling components are:
Вертикальная компонента скалярного электрического поля Еz(ω) приближается к нулю непосредственно под источником в стандартной съемке с получением электромагнитных данных. Соответствующие выражения для магнитного поля могут быть получены посредством применения уравнений Максвелла. Для вертикально падающих волн А(ω) определяется выражениемThe vertical component of the scalar electric field E z (ω) approaches zero directly below the source in a standard survey to obtain electromagnetic data. Corresponding expressions for the magnetic field can be obtained by applying the Maxwell equations. For vertically incident waves, A (ω) is determined by the expression
, ,
где µ является магнитной проницаемостью, ε - диэлектрической проницаемостью, а σ является электрической проводимостью. Когда описанная здесь технология применяется к EM-SBL данным, то можно предположить, что магнитная проницаемость соответствует проницаемости в свободном пространстве, т.е. немагнитным материалам. Диэлектрическая проницаемость может считаться пренебрежимо малой вследствие использования низких частот, которые применяются в EM-SBL. Электрическая проводимость морской воды может быть измерена экспериментально, хотя такие измерения необязательно выполнять в месте расположения каждого приемника. Электрическая проводимость мелководных наносов на морском дне также является измеряемым параметром, но это измерение трудно осуществимо, поэтому предпочтительнее избегать требований о величине этого параметра.where µ is the magnetic constant, ε is the dielectric constant, and σ is the electrical conductivity. When the technology described here is applied to EM-SBL data, it can be assumed that the magnetic permeability corresponds to the permeability in free space, i.e. non-magnetic materials. The dielectric constant can be considered negligible due to the use of low frequencies that are used in EM-SBL. The electrical conductivity of seawater can be measured experimentally, although such measurements are not necessary at the location of each receiver. The electrical conductivity of shallow sediment on the seabed is also a measurable parameter, but this measurement is difficult to implement, so it is preferable to avoid the requirements for the value of this parameter.
Чтобы выполнялись условия приведенного выше выражения для , необходимо выполнить калибровку составляющих электрического и магнитного полей. Применение частотно-зависимого калибровочного фильтра В(ω) к магнитному полю дает следующее выражение для восходящего электрического поля:To satisfy the conditions of the above expression for , it is necessary to calibrate the components of the electric and magnetic fields. Application of a frequency-dependent calibration filter B (ω) to a magnetic field gives the following expression for an ascending electric field:
иand
Частотно-зависимый калибровочный фильтр получается путем исключения восходящего прямого сигнала.A frequency-dependent calibration filter is obtained by eliminating the upstream direct signal.
Согласно первому варианту реализации изобретения частотно-зависимый калибровочный фильтр В(ω) получается путем применения дискретного преобразования Фурье к локализованному временному окну электрических и магнитных временных рядов, когда электромагнитный источник расположен выше и/или в непосредственной близости от электромагнитных приемников. В этом локализованном временном окне в зарегистрированной энергии в значительной мере будет преобладать падающий прямой сигнал; восходящая энергия от глубинных горизонтов будет пренебрежимо малой. Когда расстояние между источником и приемником приближается к минимальному, при измерениях на морском дне доминируют падающие волны. Предельное расстояние между источником и приемником, при котором может быть реализована данная технология, составляет приблизительно 1000 м.According to a first embodiment of the invention, a frequency-dependent calibration filter B (ω) is obtained by applying the discrete Fourier transform to the localized time window of the electric and magnetic time series when the electromagnetic source is located above and / or in close proximity to the electromagnetic receivers. In this localized time window, the incident direct signal will largely dominate the recorded direct energy; ascending energy from deep horizons will be negligible. When the distance between the source and the receiver approaches the minimum, incident waves dominate in measurements on the seabed. The maximum distance between the source and receiver at which this technology can be implemented is approximately 1000 m.
В этом варианте реализации изобретения для определения В(ω) применяется известный фильтр разложения А(ω) с любыми из параметров, соответствующими среде выше или ниже морского дна. Это достигается приравниванием уравнений 1 и 2 к нулю, где и являются соответственно представительными выборками измерений падающих электрических и магнитных сигналов в частотной области. В результате этого будут получены два выражения для калибровочного фильтра:In this embodiment, a known decomposition filter A (ω) with any of the parameters corresponding to the environment above or below the seabed is used to determine B (ω). This is achieved by equating equations 1 and 2 to zero, where and are respectively representative samples of measurements of incident electrical and magnetic signals in the frequency domain. As a result of this, two expressions for the calibration filter will be obtained:
иand
Когда разложение выполняется над морским дном, то в соответствии с приведенным выше описанием необходимо знать величину электрической проводимости морской воды. Данная технология хорошо работает, если коэффициент отражения от поверхности раздела морской воды с морским дном составляет менее одной трети.When decomposition is performed above the seabed, then in accordance with the above description, it is necessary to know the electrical conductivity of sea water. This technology works well if the reflection coefficient from the interface between the sea water and the seabed is less than one third.
Когда разложение выполняется ниже морского дна, требуется знание электрической проводимости мелководных осадков на дне моря. Оптимальным является выполнение разложения непосредственно под поверхностью морского дна. Это обусловлено тем, что коэффициенты отражения между слоями в осадках обычно очень маленькие, в результате падающий сигнал от источника в области нулевых офсетов доминирует над восходящими сигналами от глубинных отложений.When decomposition is performed below the seabed, knowledge of the electrical conductivity of shallow sediments at the bottom of the sea is required. It is optimal to perform decomposition directly below the surface of the seabed. This is due to the fact that the reflection coefficients between layers in sediments are usually very small, as a result, the incident signal from the source in the zero offset region dominates the upward signals from deep deposits.
Согласно второму варианту реализации данного изобретения может быть определен эффективный калибровочный фильтр , сформированный из «истинного» калибровочного фильтра В(ω) и неизвестного фильтра разложения А(ω). Это достигается приравниванием выражений (1) и (2) нулю и переименованием в эффективный калибровочный фильтр. В результате этого будут получены два выражения для эффективного калибровочного фильтра:According to a second embodiment of the present invention, an effective calibration filter can be determined formed from a “true” calibration filter B (ω) and an unknown decomposition filter A (ω). This is achieved by equating expressions (1) and (2) to zero and renaming into an effective calibration filter. As a result of this, two expressions will be obtained for an effective calibration filter:
иand
Устойчивыми решениями этих уравнений являются, например:Stable solutions to these equations are, for example:
иand
где * обозначает комплексно-сопряженную операцию и λ является обобщенной стабилизирующей постоянной.where * denotes a complex conjugate operation and λ is a generalized stabilizing constant.
Калибровочные фильтры могут быть определены для нескольких локализованных временных окон, в которых будет наблюдаться значительное преобладание падающего прямого сигнала в зарегистрированной энергии. Различные решения могут быть объединены путем линейных (сложение) или нелинейных комбинаций.Calibration filters can be defined for several localized time windows, in which there will be a significant predominance of the incident direct signal in the recorded energy. Different solutions can be combined by linear (addition) or non-linear combinations.
Эффективный калибровочный фильтр может быть также выражен во временной области как:An effective calibration filter can also be expressed in the time domain as:
иand
, ,
где e(t) и h(t) являются электрическими и магнитными временными рядами с близким к нулю офсетом, -1 в верхнем индексе обозначает обратный фильтр, а * обозначает свертку. В вычислительном отношении предпочтительнее работать в частотной области, хотя представление во временной области включено здесь ради полноты изложения.where e (t) and h (t) are electrical and magnetic time series with offsets close to zero, -1 in the superscript indicates the inverse filter, and * indicates the convolution. Computationally, it is preferable to work in the frequency domain, although time-domain representation is included here for the sake of completeness.
Применение эффективного калибровочного фильтра неявно соответствует применению разложения непосредственно ниже поверхности морского дна, что в соответствии с приведенным выше описанием является оптимальным местом для выполнения разложения. Хотя эта технология и работает при условии, что падающая волна имеет большую интенсивность, чем восходящая волна, но более эффективным является тот случай, когда интенсивность восходящей волны составляет менее одной трети интенсивности падающей волны (т.е. коэффициент отражения между слоями в осадках меньше одной трети).The use of an effective calibration filter implicitly corresponds to the use of decomposition directly below the surface of the seabed, which, in accordance with the above description, is the best place to perform decomposition. Although this technology works under the condition that the incident wave has a higher intensity than the rising wave, the case when the intensity of the rising wave is less than one third of the incident wave intensity (i.e., the reflection coefficient between the layers in the sediments is less than one thirds).
В первом варианте реализации настоящего изобретения с известным фильтром разложения А(ω) должны быть известны электромагнитные параметры непосредственно над или под морским дном.In a first embodiment of the present invention with a known decomposition filter A (ω), the electromagnetic parameters directly above or below the seabed should be known.
Во втором варианте реализации настоящего изобретения включает А(ω), и поэтому не требуется знание электромагнитных параметров морского дна.In a second embodiment of the present invention includes A (ω), and therefore knowledge of the electromagnetic parameters of the seabed is not required.
Калибровочный фильтр, полученный с использованием любого из двух рассмотренных выше вариантов, может быть применен к данным, зарегистрированным приемниками в процессе EM-SBL получения данных. При адекватной калибровке электромагнитных приемников падающие волны могут быть впоследствии удалены посредством определения формы восходящих волн.A calibration filter obtained using either of the two options above can be applied to data recorded by receivers during the EM-SBL data acquisition process. With adequate calibration of the electromagnetic receivers, the incident waves can subsequently be removed by determining the shape of the rising waves.
Способы, рассмотренные в вышеприведенных вариантах реализации изобретения, могут быть обрисованы в общих чертах блок-схемой на фиг.2. На этапе 20 электромагнитные приемники устанавливаются на морском дне, и на этапе 21 источник располагается на нулевом или близким к нему офсете над первым приемником. Когда источник излучает энергию (этап 22), данный приемник измеряет электрические и магнитные компоненты сигнала в частотной области (этап 24). В реальных условиях локализованные окна временных рядов в данных, полученных на этапе 25, подвергаются дискретному преобразованию Фурье на этапе 26 для получения электрических и магнитных компонентов сигнала в частотной области.The methods described in the above embodiments of the invention can be outlined by the flowchart of FIG. 2. At
Правая ветвь фиг.2 показывает способ, реализуемый в первом варианте. Известный фильтр разложения А(ω) применяется к данным на этапе 29.The right branch of figure 2 shows the method implemented in the first embodiment. The known decomposition filter A (ω) is applied to the data in
«Истинный» калибровочный фильтр В(ω) затем формируется на этапе 30. Этот процесс повторяется для формирования калибровочных фильтров для каждого приемника (этап 31).The “true” calibration filter B (ω) is then generated in
Левая ветвь фиг.2 показывает способ, реализуемый во втором варианте. Эффективный калибровочный фильтр определяется в соответствии с вышеприведенными уравнениями 3 или 4 (этап 27). Этот процесс повторяется для уточнения калибровочного фильтра для каждого приемника (этап 28).The left branch of figure 2 shows the method implemented in the second embodiment. An effective calibration filter is determined in accordance with the above equations 3 or 4 (step 27). This process is repeated to refine the calibration filter for each receiver (step 28).
На более поздней стадии или одновременно с калибровочными замерами выполняется EM-SBL съемка (этап 23), затем зарегистрированные данные обрабатываются с применением калибровочного фильтра как части дальнейшего процесса обработки данных (этап 32), заключающегося в удалении в сигнале падающих составляющих от источника и получении MVO- или PVO-характеристик согласно приведенному выше описанию.At a later stage or simultaneously with calibration measurements, an EM-SBL survey is performed (step 23), then the recorded data is processed using a calibration filter as part of the further data processing process (step 32), which consists in removing the incident components from the source in the signal and receiving MVO - or PVO characteristics as described above.
Описанные выше способы обработки данных могут быть реализованы путем программы, управляющей компьютером для осуществления данной технологии. Программа может быть записана на носителе информации, например, твердых или гибких дисках, CD- и DVD-воспроизводимых дисках или флеш-памяти. Программа может также передаваться через компьютерную сеть, например, Интернет или группу компьютеров, объединенных вместе в локальную сеть.The data processing methods described above can be implemented by a program controlling a computer for implementing this technology. The program may be recorded on a storage medium, for example, hard or floppy disks, CD and DVD playable discs or flash memory. The program can also be transmitted over a computer network, for example, the Internet or a group of computers connected together in a local network.
Схематическая диаграмма на фиг.3 иллюстрирует центральный процессор (CPU) 13, соединенный с постоянным запоминающим устройством (ROM) 10 и оперативной памятью (RAM) 12. CPU получает данные 14 от приемников через блок ввода-вывода 15. CPU затем определяет калибровочный фильтр 16 в соответствии с командами, получаемыми из блока памяти 11 с записанной программой, который может быть частью ROM 10. Сама программа или любые входные и/или выходные данные могут быть получены или переданы через сеть 18 передачи данных, в качестве которой может быть, например, Интернет. Эта же система или отдельная система может быть использована для корректировки EM-SBL данных с целью удаления падающих сигналов для получения модифицированных EM-SBL данных 17 для дальнейшей обработки.The schematic diagram of FIG. 3 illustrates a central processing unit (CPU) 13 connected to a read-only memory (ROM) 10 and random access memory (RAM) 12. The CPU receives data 14 from receivers via an input /
Для специалиста очевидна возможность многочисленных модификаций в соответствии с изложенным описанием без выхода за рамки изобретения, определяемые формулой.For the specialist, the obvious possibility of numerous modifications in accordance with the above description without going beyond the scope of the invention defined by the formula.
Claims (24)
генерирование источником электромагнитного излучения;
измерение электрической и магнитной компонент электромагнитного поля, создаваемого указанным источником, в двух ортогональных направлениях, по меньшей мере, на одном приемнике, причем источник расположен на расстоянии, по меньшей мере, от одного приемника, достаточно близком, чтобы интенсивность падающего электромагнитного поля существенно превышала интенсивность восходящего электромагнитного поля, для обеспечения возможности формирования калибровочного фильтра; и формирование на основе указанного измерения калибровочного фильтра, по меньшей мере, для одного приемника для использования указанного фильтра при обработке электромагнитных данных.1. A method of forming a calibration filter for electromagnetic data, comprising the following operations:
generation by a source of electromagnetic radiation;
measuring the electric and magnetic components of the electromagnetic field generated by the specified source, in two orthogonal directions, at least one receiver, the source being located at a distance from at least one receiver close enough so that the intensity of the incident electromagnetic field is significantly higher than the intensity ascending electromagnetic field, to enable the formation of a calibration filter; and forming, on the basis of said measurement, a calibration filter for at least one receiver for using said filter in processing electromagnetic data.
17. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the generated calibration filter is a true calibration filter B (ω) obtained using the equation Where and - measurements of electrical and magnetic signals in the frequency domain, performed at least on one receiver in orthogonal x and y directions, respectively, and A (ω) is a known decomposition filter, which is determined by the expression
формирование калибровочного фильтра в соответствии со способом, охарактеризованным в любом из пп.1-20;
применение калибровочного фильтра к электромагнитным данным, зарегистрированным впоследствии, по меньшей мере, одним приемником;
и разделение падающих и восходящих составляющих электромагнитных данных.22. A method for processing electromagnetic data using a calibration filter, comprising the following operations:
the formation of the calibration filter in accordance with the method described in any one of claims 1 to 20;
applying a calibration filter to electromagnetic data subsequently recorded by at least one receiver;
and the separation of the falling and ascending components of the electromagnetic data.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0407697.2 | 2004-04-03 | ||
GB0407697A GB2412740B (en) | 2004-04-03 | 2004-04-03 | Calibration filters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006134697A RU2006134697A (en) | 2008-05-10 |
RU2363020C2 true RU2363020C2 (en) | 2009-07-27 |
Family
ID=32320362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006134697/28A RU2363020C2 (en) | 2004-04-03 | 2005-04-01 | Method and device to produce calibration filter for electromagnetic data |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7613570B2 (en) |
BR (1) | BRPI0509516A (en) |
CA (1) | CA2560863A1 (en) |
GB (1) | GB2412740B (en) |
MX (1) | MXPA06011381A (en) |
NO (1) | NO20064904L (en) |
RU (1) | RU2363020C2 (en) |
WO (1) | WO2005096020A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660026C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-07-04 | Сергей Александрович Полищук | Method and device for measurement data receiver calibration |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2409900B (en) | 2004-01-09 | 2006-05-24 | Statoil Asa | Processing seismic data representing a physical system |
GB2420855B (en) | 2004-12-02 | 2009-08-26 | Electromagnetic Geoservices As | Source for electromagnetic surveying |
WO2007092070A2 (en) | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method for compensating electromagnetic data |
GB2435693A (en) | 2006-02-09 | 2007-09-05 | Electromagnetic Geoservices As | Seabed electromagnetic surveying |
WO2007094846A2 (en) * | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Exxonmobil Upstream Research Company | Source monitoring for electromagnetic surveying |
GB2439378B (en) | 2006-06-09 | 2011-03-16 | Electromagnetic Geoservices As | Instrument for measuring electromagnetic signals |
GB2442749B (en) | 2006-10-12 | 2010-05-19 | Electromagnetic Geoservices As | Positioning system |
US7430474B2 (en) | 2006-10-31 | 2008-09-30 | Schlumberger Technology Corporation | Removing sea surface-related electromagnetic fields in performing an electromagnetic survey |
GB0623279D0 (en) * | 2006-11-22 | 2007-01-03 | Statoil Asa | Air wave modeling for MCSEM/SBL surveying |
GB2445582A (en) | 2007-01-09 | 2008-07-16 | Statoil Asa | Method for analysing data from an electromagnetic survey |
US7822553B2 (en) * | 2007-06-29 | 2010-10-26 | Westerngeco L.L.C. | Methods for electromagnetic measurements and correction of non-ideal receiver responses |
US7949470B2 (en) * | 2007-11-21 | 2011-05-24 | Westerngeco L.L.C. | Processing measurement data in a deep water application |
US20120179372A1 (en) | 2010-07-22 | 2012-07-12 | Alexander Edward Kalish | Collecting Control Source Electromagnetic Signals |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5996414A (en) * | 1997-09-09 | 1999-12-07 | North American Geotechnical Company | Method of determining the length of a pile |
GB9800741D0 (en) * | 1998-01-15 | 1998-03-11 | Geco As | Multiple attenuation of multi-component sea-bottom data |
GB2384068B (en) * | 2002-01-11 | 2005-04-13 | Westerngeco Ltd | A method of and apparatus for processing seismic data |
GB2385923B (en) * | 2002-05-24 | 2004-07-28 | Statoil Asa | System and method for electromagnetic wavefield resolution |
US7095357B1 (en) * | 2003-05-14 | 2006-08-22 | Joseph Ralph Johler | Method and apparatus for transmitting electromagnetic signals into the earth at frequencies below 500 KHz from a capacitor emplaced on the surface of the earth or raised aloft in an aircraft |
-
2004
- 2004-04-03 GB GB0407697A patent/GB2412740B/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-04-01 RU RU2006134697/28A patent/RU2363020C2/en not_active IP Right Cessation
- 2005-04-01 CA CA002560863A patent/CA2560863A1/en not_active Abandoned
- 2005-04-01 US US11/547,378 patent/US7613570B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-04-01 MX MXPA06011381A patent/MXPA06011381A/en active IP Right Grant
- 2005-04-01 BR BRPI0509516-6A patent/BRPI0509516A/en not_active IP Right Cessation
- 2005-04-01 WO PCT/EP2005/051483 patent/WO2005096020A1/en active Application Filing
-
2006
- 2006-10-26 NO NO20064904A patent/NO20064904L/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660026C1 (en) * | 2017-08-14 | 2018-07-04 | Сергей Александрович Полищук | Method and device for measurement data receiver calibration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2412740B (en) | 2008-09-17 |
US20080281524A1 (en) | 2008-11-13 |
BRPI0509516A (en) | 2007-09-11 |
WO2005096020A1 (en) | 2005-10-13 |
GB2412740A (en) | 2005-10-05 |
CA2560863A1 (en) | 2005-10-13 |
MXPA06011381A (en) | 2006-12-20 |
GB0407697D0 (en) | 2004-05-12 |
NO20064904L (en) | 2007-01-03 |
RU2006134697A (en) | 2008-05-10 |
US7613570B2 (en) | 2009-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2363020C2 (en) | Method and device to produce calibration filter for electromagnetic data | |
US7542851B2 (en) | Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs | |
RU2328756C2 (en) | System and method of separating electromagnetic wave field | |
RU2349935C2 (en) | Electromagnetic data processing method and device | |
US8538699B2 (en) | Rapid inversion of electromagnetic reconnaissance survey data | |
US7822562B2 (en) | Removing air wave noise from electromagnetic survey data | |
US20080221795A1 (en) | Processing Electromagnetic Data | |
WO2005096021A1 (en) | Electromagnetic wavefield analysis | |
CN101124491A (en) | System and method for using time-distance characteristics in acquisition, processing, and imaging of T-CSEM data | |
RU2545472C2 (en) | Improved method for electromagnetic survey with controlled source | |
RU2423728C2 (en) | Method and device for processing electromagnetic exploration data | |
Li et al. | Complex frequency-shifted perfectly matched layers for 2.5 D frequency-domain marine controlled-source EM field simulations | |
Gelius | Multi-component processing of sea bed logging data | |
Wright | Quantifying the effect of the air/water interface in marine active source EM | |
di Castelmezzano | Multiscale methods for CSEM data interpretation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100402 |